一種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置制造方法
【專利摘要】一種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，包括電源模塊和電池模塊，電源模塊輸出的VDD1經(jīng)防反接單元變?yōu)閂IN后再經(jīng)隔離DC/DC模塊輸出系統(tǒng)供電電壓VCC,電池模塊輸出的VBAT經(jīng)DC/DC模塊后輸出同一系統(tǒng)供電電壓VCC；另有掉電隔離檢測(cè)單元輸入用來檢測(cè)電源模塊是否掉電用的防反接單元輸出VIN、輸出控制信號(hào)INT和用來檢測(cè)電源模塊是否恢復(fù)正常設(shè)置的ADC_DET電平檢測(cè)信號(hào)至一嵌入式處理單元，嵌入式處理單元輸出CTR信號(hào)控制DC/DC模塊的啟停。本裝置可自動(dòng)識(shí)別外部電源是否掉電，從而智能地切換供電支路；具有防反接功能，可有效保護(hù)電路裝置；采用DC/DC模塊供電，相較于傳統(tǒng)的LDO電路，能量轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱量小；實(shí)現(xiàn)電氣隔離節(jié)省隔離支路，有效避免隔離支路產(chǎn)生壓降和損耗的問題。
【專利說明】—種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種供電裝置，尤其是涉及一種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣化的廣泛應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中都存在不可斷電的重要設(shè)備，為保證這些重要設(shè)備獲得不間斷的電源供電，需要對(duì)其進(jìn)行雙路供電。這樣，在其中一路電源供電發(fā)生中斷時(shí)，立即采用另一路電源作為供電輸出。
[0003]專利號(hào)為“201120472099.7”，名為“一種雙路供電裝置”的中國(guó)實(shí)用新型專利，包括:整流模塊、充電轉(zhuǎn)換電路模塊、后備電源模塊、雙路供電模塊、LDO模塊、MCU模塊；整流模塊一端連接交流市電，另一端連接雙路供電模塊和充電轉(zhuǎn)換電路模塊；充電轉(zhuǎn)換電路模塊連接后備電源模塊；后備電源模塊連接雙路供電模塊；雙路供電模塊連接LDO模塊；LD0模塊連接MCU模塊;MCU模塊分別連接后備電源模塊、充電轉(zhuǎn)換電路模塊及雙路供電模塊。交流市電正常供電時(shí)，MCU模塊切斷后備電源模塊，不消耗后備電源模塊的電能，并控制充電轉(zhuǎn)換電路模塊給后備電源模塊充電，提高后備電源模塊的使用壽命；當(dāng)交流市電掉電時(shí)，MCU模塊控制后備電源模塊給MCU模塊供電，使MCU模塊繼續(xù)工作。該技術(shù)存在以下不足之處:
[0004]I，不能自動(dòng)識(shí)別外部市電是否掉電。
[0005]2，當(dāng)MCU模塊負(fù)載較大(工作電流較大)時(shí)，LDO電路發(fā)熱嚴(yán)重，且能量轉(zhuǎn)換效率低、隔離支路壓降較大且損耗較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種可自動(dòng)識(shí)別外部市電是否掉電、且當(dāng)MCU模塊負(fù)載較大時(shí)發(fā)熱較少、能量轉(zhuǎn)換效率高、隔離支路壓降和損耗小的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置。
[0007]解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，包括電源模塊和電池模塊，其特征是:所述的電源模塊輸出的VDDl經(jīng)防反接單元變?yōu)閂IN后再經(jīng)隔離DC/DC模塊輸出系統(tǒng)供電電壓VCC,所述的電池模塊輸出的VBAT經(jīng)DC/DC模塊后輸出同一系統(tǒng)供電電壓VCC ;另有掉電隔離檢測(cè)單元輸入用來檢測(cè)電源模塊是否掉電用的防反接單元輸出VIN、輸出控制信號(hào)INT和用來檢測(cè)電源模塊是否恢復(fù)正常設(shè)置的ADC_DET電平檢測(cè)信號(hào)至一嵌入式處理單元，嵌入式處理單元輸出CTR信號(hào)控制DC/DC模塊的啟停。
[0009]所述的掉電隔離檢測(cè)單元和嵌入式處理單元的供電電壓為系統(tǒng)供電電壓VCC。
[0010]所述的隔離DC/DC模塊和掉電隔離檢測(cè)單元既采用電源接地PGND也采用普通接地GND，所述的電源模塊采用電源接地PGND，所述的DC/DC模塊、電池模塊和嵌入式處理單元采用普通接地GND。
[0011]所述的掉電隔離檢測(cè)單元的組成和連接關(guān)系為:VIN輸入端分別經(jīng)儲(chǔ)能電容Cl支路和串聯(lián)的穩(wěn)壓管Dl和第一電阻Rl支路后接電源接地，穩(wěn)壓管Dl和第一電阻Rl之間經(jīng)第二電阻R2后連接至一三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接電源接地、集電極連接至一光電稱合器的輸入端，光電稱合器的另一輸入端則輸入經(jīng)第三電阻R3的VIN輸入信號(hào)，光電I禹合器的一個(gè)輸出端接系統(tǒng)電壓VCC、另一輸入端除輸出INT信號(hào)外還經(jīng)第四電阻R4接地、且經(jīng)第五電阻R5輸出ADC_DET信號(hào)。
[0012]所述的防反接單元的組成和連接關(guān)系為:
[0013]一 PMOS管Q2的D輸入端輸入VDDl信號(hào)、S輸出端輸出VIN信號(hào)、另一 G端經(jīng)第七電阻R7接電源接地，PMOS管Q2的S輸出端和G端之間通過第六電阻R6連接。
[0014]其余的單元和模塊都是現(xiàn)有技術(shù)。
[0015]有益效果:通過本技術(shù)方案，可以自動(dòng)識(shí)別外部電源是否掉電，從而智能地切換供電支路；具有防反接功能，可以有效保護(hù)電路裝置；采用DC/DC模塊供電，相較于傳統(tǒng)的LDO電路，能量轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱量??；實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，節(jié)省了隔離支路，有效避免隔離支路產(chǎn)生壓降和損耗的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的組成和連接關(guān)系圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的掉電隔離檢測(cè)單元的組成和連接關(guān)系圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型的防反接單元的組成和連接關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]參見圖1，本實(shí)用新型的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置實(shí)施例，包括電源模塊和電池模塊，電源模塊輸出的VDDl經(jīng)防反接單元變?yōu)閂IN后再經(jīng)隔離DC/DC模塊輸出系統(tǒng)供電電壓VCC，電池模塊輸出的VBAT經(jīng)DC/DC模塊后輸出同一系統(tǒng)供電電壓VCC ;另有掉電隔離檢測(cè)單元輸入用來檢測(cè)電源模塊是否掉電用的防反接單元輸出VIN、輸出控制信號(hào)INT和用來檢測(cè)電源模塊是否恢復(fù)正常設(shè)置的ADC_DET電平檢測(cè)信號(hào)至一嵌入式處理單元，嵌入式處理單元輸出CTR信號(hào)控制DC/DC模塊的啟停。
[0020]掉電隔離檢測(cè)單元和嵌入式處理單元的供電電壓為系統(tǒng)供電電壓VCC，隔離DC/DC模塊和掉電隔離檢測(cè)單元既采用電源接地PGND也采用普通接地GND，電源模塊采用電源接地PGND，DC/DC模塊、電池模塊和嵌入式處理單元采用普通接地GND。
[0021]各模塊或單元的作用:
[0022]電源模塊，作為第一供電電源，在正常條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電；
[0023]電池模塊，作為第二供電電源，在異常條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電；
[0024]掉電隔離檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電源模塊是否掉電；
[0025]嵌入式處理單元，用于接收掉電隔離檢測(cè)單元的中斷信號(hào)INT，并輸出控制信號(hào)CTR控制DC/DC模塊的啟停；
[0026]隔離DC/DC模塊，將電源模塊電壓VDDl隔離轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的供電電壓VCC ；
[0027]DC/DC模塊，將電池模塊電壓VBAT轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的供電電壓VCC ；
[0028]防反接單元，防止電源模塊極性反接輸入損壞裝置。
[0029]參見圖2，掉電隔離檢測(cè)單元的組成和連接關(guān)系為:VIN輸入端分別經(jīng)儲(chǔ)能電容Cl支路和串聯(lián)的穩(wěn)壓管Dl和第一電阻Rl支路后接電源接地，穩(wěn)壓管Dl和第一電阻Rl之間經(jīng)第二電阻R2后連接至一三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接電源接地、集電極連接至一光電稱合器的輸入端，光電稱合器的另一輸入端則輸入經(jīng)第三電阻R3的VIN輸入信號(hào)，光電I禹合器的一個(gè)輸出端接系統(tǒng)電壓VCC、另一輸入端除輸出INT信號(hào)外還經(jīng)第四電阻R4接地、且經(jīng)第五電阻R5輸出ADC_DET信號(hào)。
[0030]掉電隔離檢測(cè)單元包括儲(chǔ)能電容Cl、穩(wěn)壓管Dl、電阻Rl?R5、開關(guān)管Ql、光耦Ul，其原理是:當(dāng)VIN電壓彡設(shè)定閾值電壓，VIN電壓在Dl與Rl回路上產(chǎn)生的分壓彡Ql的導(dǎo)通閾值電壓，令Ql導(dǎo)通，從而Ul導(dǎo)通，則中斷信號(hào)INT為高電平，電平檢測(cè)信號(hào)ADC_DET也為高電平；當(dāng)VIN電壓<設(shè)定閾值電壓，VIN電壓在Dl與Rl回路上產(chǎn)生的分壓< Ql的導(dǎo)通閾值電壓，令Ql關(guān)斷，從而Ul關(guān)斷，中斷信號(hào)INT為低電平，電平檢測(cè)信號(hào)ADC_DET也為低電平。
[0031]參見圖3，防反接單元的組成和連接關(guān)系為:一 PMOS管Q2的D輸入端輸入VDDl信號(hào)、S輸出端輸出VIN信號(hào)、另一 G端經(jīng)第七電阻R7接電源接地，PMOS管Q2的S輸出端和G端之間通過第六電阻R6連接。
[0032]防反接單元內(nèi)包括開關(guān)管Q2、電阻R6和R7 ;其原理是:Q2為PMOS管，其體二極管方向?yàn)槁O指向源極，當(dāng)電源模塊極性正確時(shí)，VDDl電位為高，從而VIN電位也為高，因?yàn)镻GND電位為低，R6和R7對(duì)VIN電位分壓，R6上分壓> Q2的導(dǎo)通閾值，Q2導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通后的電阻非常小，故產(chǎn)生的壓降和損耗非常小；當(dāng)電源模塊極性反接時(shí)，PGND電位為高，VDDl電位為低，R6和R7無法形成回路，R6上分壓< Q2的導(dǎo)通閾值，Q2關(guān)斷。
[0033]下面，結(jié)合圖1、圖2和圖3，詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。一般地，電源模塊可以是交流市電轉(zhuǎn)換為直流低壓輸出，也可以是直流母線高壓轉(zhuǎn)換直流低壓輸出。
[0034]在電源模塊供電正常時(shí)，掉電隔離檢測(cè)單元不產(chǎn)生中斷信號(hào)，嵌入式處理單元發(fā)送停止信號(hào)(CTR信號(hào)為低電平)至DC/DC模塊，令DC/DC模塊關(guān)閉輸出，電路由電源模塊支路供電。
[0035]當(dāng)電源模塊掉電時(shí)，掉電隔離檢測(cè)單元產(chǎn)生中斷信號(hào)INT(實(shí)施例為下降沿觸發(fā))，嵌入式處理單元接收到中斷信號(hào)INT后，立即發(fā)送開啟信號(hào)(CTR信號(hào)為高電平)至DC/DC模塊，令DC/DC模塊開啟輸出，電路由電池模塊支路供電。
[0036]在嵌入式處理單元處理任務(wù)過程中，如果檢測(cè)到掉電檢測(cè)信號(hào)ADC_DET為高電平，則說明電源模塊恢復(fù)供電，從而可以發(fā)送停止信號(hào)(CTR信號(hào)為低電平)至DC/DC模塊，令DC/DC模塊關(guān)閉輸出，斷開電池模塊支路供電。在嵌入式處理單元處理完任務(wù)后，可以發(fā)送停止信號(hào)(CTR信號(hào)為低電平)至DC/DC模塊，令DC/DC模塊關(guān)閉輸出，斷開電池模塊支路供電。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，包括電源模塊和電池模塊，其特征是:所述的電源模塊輸出的VDDl經(jīng)防反接單元變?yōu)閂IN后再經(jīng)隔離DC/DC模塊輸出系統(tǒng)供電電壓VCC,所述的電池模塊輸出的VBAT經(jīng)DC/DC模塊后輸出同一系統(tǒng)供電電壓VCC ;另有掉電隔離檢測(cè)單元輸入用來檢測(cè)電源模塊是否掉電用的防反接單元輸出VIN、輸出控制信號(hào)INT和用來檢測(cè)電源模塊是否恢復(fù)正常設(shè)置的ADC_DET電平檢測(cè)信號(hào)至一嵌入式處理單元，嵌入式處理單元輸出CTR信號(hào)控制DC/DC模塊的啟停。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，其特征是:所述的掉電隔離檢測(cè)單元和嵌入式處理單元的供電電壓為系統(tǒng)供電電壓VCC。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，其特征是:所述的隔離DC/DC模塊和掉電隔離檢測(cè)單元既采用電源接地PGND也采用普通接地GND，所述的電源模塊采用電源接地PGND，所述的DC/DC模塊、電池模塊和嵌入式處理單元采用普通接地GND。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，其特征是:所述的掉電隔離檢測(cè)單元的組成和連接關(guān)系為:VIN輸入端分別經(jīng)儲(chǔ)能電容(Cl)支路和串聯(lián)的穩(wěn)壓管(Dl)和第一電阻(Rl)支路后接電源接地，穩(wěn)壓管(Dl)和第一電阻(Rl)之間經(jīng)第二電阻(R2)后連接至一三極管(Ql)的基極，三極管(Ql)的發(fā)射極接電源接地、集電極連接至一光電率禹合器的輸入端，光電稱合器的另一輸入端則輸入經(jīng)第三電阻(R3)的VIN輸入信號(hào),光電率禹合器的一個(gè)輸出端接系統(tǒng)電壓VCC、另一輸入端除輸出INT信號(hào)外還經(jīng)第四電阻(R4)接地、且經(jīng)第五電阻(R5)輸出ADC_DET信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)的電源電池雙路供電裝置，其特征是:所述的防反接單元的組成和連接關(guān)系為:一 PMOS管(Q2)的D輸入端輸入VDDl信號(hào)、S輸出端輸出VIN信號(hào)、另一 G端經(jīng)第七電阻(R7)接電源接地，PMOS管Q2的S輸出端和G端之間通過第六電阻(R6)連接。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK204089330SQ201420449118
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】楊汾艷, 付聰, 盛超, 肖勇, 林國(guó)營(yíng), 趙偉 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 東莞賽微微電子有限公司